新疆呼图壁气象站迁站后新旧站气温对比分析①

孔 婷

（新疆维吾尔自治区气象信息中心 新疆乌鲁木齐 830000）

近年随着城市的发展，新疆呼图壁观测场旧站址被高大的建筑群近距离包围，观测环境已不符合标准要求，为保证观测数据的准确性与科学性，气象观测站被迫迁移。现气象观测站搬迁到位于城市边缘的幸福路工业园水厂保护区，四周为大片开阔、平坦的荒地与农田，无陡坡、洼地。为掌握新、旧观测站因地理位置，尤其是海拔高度与周围环境不同而形成的两站气象要素的差异，以在气象业务服务与科研工作中正确地使用新疆呼图壁站有关气象资料，根据迁站后2年（即 2015年1月～2016年12月）的对比观测资料，对新、旧站的气温的差异进行了对比分析。

1 研究区域概况

选取位于天山北部中段的呼图壁县，其东、西部分别为乌鲁木齐市、石河子地区；而其北部与南部分别为阿尔泰与巴音郭楞蒙古自治州；境内地势南高北低，自东南逐渐朝西北地区倾斜；其南部实际为天山山区。该县境内主要以水草为主，是天然牧场；中部是冲击平原，属于农作物种植区；北部属于沙漠地区，地势平坦，植被稀疏，极易引发沙尘暴天气。

2 研究资料与方法

本文选取北疆呼图壁气象站迁站后2015～2016年这2年平行观测期间的新旧站气温数据，采用新站与旧站的差值（差值=新站值-旧站值）对比资料差异[1]，采用粗差率反映了新站相对湿度以旧站为标准产生异常值出现次数的多少，一致率则是对比差值比平均值标准差2倍的次数除以有效总次数一致率，可以在一定程度反映台站迁站后气象观测资料的一致情况，用对比差值的标准差反映迁移前后观测要素间偏差离散程度[2]。

3 气温观测资料分析

3.1 气温粗差率

气温的粗差率，能在一定程度上反映迁站后，以旧站观测为标准出现新站气温观测异常值的次数，该数值不能大于2%。

由表1可知，呼图壁站气温月粗差率不高于2%的有11个月，月平均值为2.88%，最大值为5.78%，最小值为0.54%，两者相差5.24%，是平均值的近2倍；从图1中可知，2015年1月至2016年12月，呼图壁站迁移后气温月粗差率均呈现出逐月减小的趋势。出现较大粗差率的原因是新旧站外部环境差距不同且两站仪器不同。

表1 气象站迁站后新旧站气温月粗差率统计

图1 气象站迁站后新旧站气温月粗差率变化

3.2 气温一致率

图2为气象站迁站后新旧站气温月一致率变化趋势图，从图中可以看出呼图壁站气温月一致率呈现出逐月增加的趋势，气温月一致率的平均值为93.4%，其中气温月一致率的最高值为97.5%，出现在2016年2月，最低值为89.2%，出现在2015年10月，两者间相差8.3%。气温月一致率的变化呈现出一定的规律性，1～4月的气温月一致率数值相对较低，5～7月气温月一致率呈现出逐渐增加的趋势，而进入8月后则逐渐下降，10月往后也逐渐上升。

图2 气象站迁站后新旧站气温月一致率变化

受下垫面影响[3]，一致率在冬春季节较低，新站为典型的干旱气候，周围较空旷，冬春季节植被较少，裸露土地较多，具有显著的降温效果，而旧站由于供暖受城市热岛效应的干扰，增温明显。

3.3 气温标准差

图3为气象站迁站后新旧站气温月标准差变化趋势图，从图中可知呼图壁旧站自动观测值，与迁站后新站自动观测值对比，偏差的离散度不大，从呼图壁站曲线变化情况分析，振幅特别小，十分稳定。

图3 气象站迁站后新旧站气温标准差变化

3.4 气温对比差值分析

通过对图4进行分析，不难发现迁站后新旧站气温观测对比差值整体趋势相似，从2015年2月开始总体呈现出逐月增加的趋势，在2015年10月出现高值，然后减少，在2016年2～3月间出现最低值，再增加，差值振幅较高。呼图壁站迁站后新旧站气温对比差值在2015年1～7月这段时间内的对比差值为负值（迁站后新站观测气温低于旧站观测气温），进入2015年8月后，气温对比差值转为正值（迁站后新站观测气温高于旧站观测气温），这种现象一直持续到11月，自2015年12月开始，气温对比差值下降成负值，在2016年5月转为正值，差值呈现出逐月增加趋势。

图4 气象站迁站后新旧站气温对比差值月平均变化

3.5 气温差异原因

气温的变化受海拔高度的显著影响，海拔越高，气温越低，根据平均温度垂直递减率情况，可以对受海拔高度变化影响产生的温度差异进行估算[4]。结合迁站后同期气温对比观测资料，新站址海拔高度较旧站增加35.9 m，所以新旧站间的气温有一定差异，说明两站气温的差别与海拔高度有关。呼图壁旧址周围的城市化进程不断加快，与城市中心间的距离越来越近，再加上路面都是水泥或沥青，高层建筑物数量较多，白天气温升温快，因为城市空气中的二氧化碳等温室气体，不利于地面长波辐射的外散，具有明显的热岛效应，且观测场四周的探测环境发生了变化，而迁移后的台站同居民生活区的距离较远，四周较辽阔，植被覆盖较多，辐射冷却更强烈，同时热导率较小。

4 结论

呼图壁站气温月粗差率不高于2%的有11个月，粗差率的月平均值为2.88%，最大值为5.78%，最小值为0.54%，在迁移后气温月粗差率呈现出逐月减小的趋势。所有样本的月一致率均大于80%，平均气温月一致率为93.4%。呼图壁迁站后新旧站观测值间偏差的离散度相对较小，且曲线变化振幅较小，但还存在一定的差异。引起新旧站址各气象要素差异的原因为两站海拔高度的不同以及两站周围环境差别较大。